本项目拟借助比较成熟的成纤聚合物湿法纺丝成型技术,进行聚合物梯度支架材料的制备研究。在湿法纺丝中,聚合物溶液细流进入凝固浴中与非溶剂介质发生质量交换,如交换过程较快,则会在聚合物细流内部遗留下一定数量的孔洞,孔洞的大小和密度与上述溶剂脱出速率的快慢直接相关。这些孔洞作为"缺陷"会使结构材料的力学性能劣化,因而应尽量加以避免。本项目则是从完全相反的角度来认识上述微孔在孔材料,特别是组织工程材料方面潜在的应用,拟以亲水、生物相容性良好、可生物降解为无毒小分子的聚合物为主体,采用湿法纺丝技术,从主观上"促进",而不是"限制"微孔的生成,并通过将工艺参数控制为时间的函数,使微孔的密度和孔径依加工时间呈规律性变化。将这样的连续纤维经缠绕形成三维材料,制备组分可降解、微孔密度或孔径沿管状截面的径向呈梯度分布的组织工程支架材料。
本课题组在制备组织工程梯度支架材料设想的引导下,结合新型聚羟基烷酸酯(聚(3-羟基烷酸酯-co-4-羟基烷酸酯)的研究,建立了两种制备梯度支架材料的方法,取得了如下的主要成果 1) 改进了经典的支架材料制备方法之一的溶液浇铸/粒子沥滤法,制备得到了内部没有明显界面的孔径梯度分布的PLLA支架材料; 2) 采用溶液沉淀法制备纳米羟基磷灰石及氟羟基磷灰石,进行了用氟羟基磷灰石材料制备梯度齿科修复材料的探索; 3) 采用电纺丝法制备组织工程用梯度支架材料,并对梯度支架材料进行了机械性能实验以及生物相容性实验,包括细胞毒性检验、细胞与材料的黏附实验以及体外降解实验等,研究表明该梯度支架材料对细胞没有显著的毒性,具有很好的生物相容性,可用于组织工程支架。 4) 与国韵生物科技有限公司合作,对Poly(3-PHA-CO-4-PHA)的结构与性能、结晶、改性进行了研究,采用柠檬酸三乙酯对其进行增塑改性,结果表明增塑剂对共聚酯的热性能,结晶性能和机械性能有一定影响;柠檬酸三乙酯是Poly(3-PHA-co-4-PHA)的良好的增塑剂。